2018年巖土工程師基礎(chǔ)知識(shí)考點(diǎn)：斜坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)方法

　　斜坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)方法

　　斜坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)的目的是：合理設(shè)計(jì)人工邊坡，使之既穩(wěn)定安全，又不浪費(fèi)開挖工作量;評(píng)定、核算與工程有關(guān)的天然斜坡穩(wěn)定性現(xiàn)狀及受工程影響后的穩(wěn)定性狀況;對(duì)已建成的人工邊坡檢查其穩(wěn)定性狀況;為整治斜坡提供設(shè)計(jì)依據(jù)。

　　斜坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)方法有多種，常用的有：自然歷史分析法、力學(xué)計(jì)算法、圖解法和工程地質(zhì)類比法。大體上分定性評(píng)價(jià)和定量評(píng)價(jià)兩大類。

　　【例題1】斜坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)方法有多種，下列不屬于其中的方法的是( )。

　　A. 自然歷史分析法

　　B. 力學(xué)計(jì)算法

　　C. 工程地質(zhì)類比法

　　D.應(yīng)力解除法

　　答案:D

　　【例題2】邊坡工程設(shè)計(jì)的合理性在于( )。

　　A.邊坡穩(wěn)定安全

　　B.邊坡開挖經(jīng)濟(jì)上合理

　　C.設(shè)計(jì)符合規(guī)范要求

　　D.A+B

　　答案:D

　　【例題3】對(duì)已建成的人工邊坡，邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)的目的是( )。

　　A. 合理設(shè)計(jì)人工邊坡，使之既穩(wěn)定安全，又不浪費(fèi)開挖工作量

　　B. 評(píng)定、核算與工程有關(guān)的天然斜坡穩(wěn)定性現(xiàn)狀及受工程影響后的穩(wěn)定性狀況

　　C. 檢查其穩(wěn)定性狀況

　　D. 為整治斜坡提供設(shè)計(jì)依據(jù)

　　答案:C

　　(一)自然歷史分析法

　　這是一種定性評(píng)價(jià)的方法。主要通過研究斜坡形成的地質(zhì)歷史和所處的自然地理及地質(zhì)環(huán)境、斜坡的地貌和地質(zhì)結(jié)構(gòu)、發(fā)展演化階段及變形破壞形跡，來分析主要的和次要的影響因素，從而對(duì)斜坡穩(wěn)定性做出初步評(píng)價(jià)。所以這種方法實(shí)際上是通過追溯斜坡發(fā)生、發(fā)展演化的全過程，來進(jìn)行穩(wěn)定性評(píng)價(jià)的。它對(duì)研究斜坡穩(wěn)定性的區(qū)域性規(guī)律尤為適用。

　　自然歷史分析法主要包括三方面研究內(nèi)容：

　　(1)區(qū)域地質(zhì)背景的研究，包括區(qū)域構(gòu)造、地層巖性分布和地形地貌特點(diǎn)以及近期地殼運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈程度(如地殼運(yùn)動(dòng)形式、地應(yīng)力狀態(tài)、有否活斷層分布及其特征等)，并結(jié)合斜坡變形破壞的分布和特征，就可以建立起斜坡變形破壞現(xiàn)象與區(qū)域地質(zhì)背景間的相關(guān)關(guān)系�？捎牲c(diǎn)到面來研究斜坡變形破壞的某些規(guī)律。這是一項(xiàng)基礎(chǔ)性且?guī)в腥�局意義的研究工作。例如我國四川盆地主要由侏羅系紅色砂、泥巖互層組成，屬典型的擋式褶皺構(gòu)造，近期江河強(qiáng)烈下切，因此在處于同向坡的背、向斜轉(zhuǎn)折部位，尤其在河谷地帶，斜坡變形破壞現(xiàn)象十分發(fā)育。

　　(2)分析使斜坡演變的主導(dǎo)因素及觸發(fā)因素。尤其是一些周期性因素(氣候、水文、地震)與斜坡變形破壞間的相關(guān)性。

　　(3)預(yù)測斜坡所處的演化階段和發(fā)展趨勢，可能的破壞方式�？赏ㄟ^斜坡地質(zhì)結(jié)構(gòu)、外形及變形破壞形跡來進(jìn)行，也可通過必要的監(jiān)測手段來研究。

　　需要指出的是：自然歷史分析法雖屬初步的、定性的評(píng)價(jià)方法，但是它是其他各種評(píng)價(jià)方法的基礎(chǔ)，沒有這種評(píng)價(jià)方法，其他評(píng)價(jià)方法將難以進(jìn)行。

　　【例題4】下列哪項(xiàng)不屬于自然歷史分析法當(dāng)中所主要包括的研究內(nèi)容( )。

　　A. 區(qū)域地質(zhì)背景的研究

　　B. 分析使斜坡演變的主導(dǎo)因素及觸發(fā)因素

　　C. 預(yù)測斜坡所處的演化階段和發(fā)展趨勢，可能的破壞方式

　　D. 分析坡上有漏水，水流沖刷坡腳或因河水位急劇升降引起岸坡內(nèi)動(dòng)水壓力的強(qiáng)烈作用

　　答案:D

　　【例題5】在下列斜坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)方法當(dāng)中，哪種方法是屬于初步的、定性的評(píng)價(jià)方法，但它是其他各種評(píng)價(jià)方法的基礎(chǔ)，沒有這種評(píng)價(jià)方法，其他評(píng)價(jià)方法將難以進(jìn)行。( )。

　　A. 自然歷史分析法

　　B. 力學(xué)計(jì)算法

　　C. 工程地質(zhì)類比法

　　D.圖解法

　　答案:A

　　(二)力學(xué)計(jì)算法

　　力學(xué)計(jì)算法主要適用于滑坡類破壞型式，是一種定量評(píng)價(jià)的方法。常用的是剛體極限平衡法。采用這種方法的前提條件是：①只考慮破壞面上的極限平衡狀態(tài)，而不考慮巖土體的變形即視巖土體為剛體;②破壞面(滑動(dòng)面)上的強(qiáng)度由凝聚力和摩擦力(c、 值)控制，即遵循庫侖判據(jù);③滑體中的應(yīng)力，以壓應(yīng)力與剪應(yīng)力的方式，集中作用于滑面上，即均為集中力;④以平面(二維)課題來處理，這是為了求解方便而對(duì)實(shí)際情況的簡化。

　　剛體極限平衡法表面上看來是一種嚴(yán)格的定量評(píng)價(jià)方法，但是由于上述的前提條件，以及邊界條件確定和計(jì)算參數(shù)的取得都還存在不少問題。因此在實(shí)際工作中，常根據(jù)斜坡或邊坡工程的重要性及具體情況，用一個(gè)安全穩(wěn)定系數(shù)Kc來保證計(jì)算的安全度。一般規(guī)定Kc=1.1～1.5，即要求計(jì)算所得斜坡或工程邊坡的穩(wěn)定系數(shù)大于這個(gè)數(shù)字才是安全穩(wěn)定的，否則將是不安全的。

　　巖質(zhì)斜坡的穩(wěn)定性，一般取決于軟弱結(jié)構(gòu)面的特點(diǎn)及其組合關(guān)系。進(jìn)行穩(wěn)定性計(jì)算時(shí)應(yīng)先確定可能的滑動(dòng)面，即巖體中存在的軟弱結(jié)構(gòu)面。其中比較簡單的是單一同向結(jié)構(gòu)面的斜坡。由二組或二組以上結(jié)構(gòu)面控制的斜坡，條件就比較復(fù)雜了。這里介紹單一同向結(jié)構(gòu)面和折線形滑面兩種斜坡的穩(wěn)定性計(jì)算。

　　【例題6】斜坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)方法當(dāng)中的力學(xué)計(jì)算法屬于( )。

　　A.定性評(píng)價(jià)方法

　　B.定量評(píng)價(jià)方法

　　C.半定量評(píng)價(jià)方法1.單一同向結(jié)構(gòu)面斜坡

　　斜坡穩(wěn)定性受傾向與坡向一致的一組軟弱結(jié)構(gòu)面控制。其穩(wěn)定性計(jì)算可沿滑動(dòng)方向取一單寬剖面(圖17-1-14)。

　　D.定性或半定量評(píng)價(jià)方法

　　答案:B

　　【例題7】巖質(zhì)斜坡的穩(wěn)定性，一般情況下取決于( )。

　　A.坡形

　　B.斜坡要素

　　C.巖石的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)

　　D.軟弱結(jié)構(gòu)面的特點(diǎn)及其組合

　　答案:D

　　1.單一同向結(jié)構(gòu)面斜坡

　　斜坡穩(wěn)定性受傾向與坡向一致的一組軟弱結(jié)構(gòu)面控制。其穩(wěn)定性計(jì)算可沿滑動(dòng)方向取一單寬剖面(圖17-1-14)。

　　式中h為由坡頂至滑動(dòng)面的高度，也稱為變形體高度;其他符號(hào)意義同前。

　　由上面的計(jì)算式可看出，這類斜坡的滑動(dòng)面長度L對(duì)其穩(wěn)定性無影響，而變形體高度h和滑動(dòng)面傾角 的影響則較大，即 和h愈大斜坡穩(wěn)定性愈差。而滑動(dòng)面的性質(zhì)對(duì)斜坡穩(wěn)定性影響是很大的，如果該面很軟弱(如泥化夾層)，而且平整光滑時(shí)，斜坡的穩(wěn)定程度則大大下降。尤其當(dāng)結(jié)構(gòu)面上的粘聚力很小，甚至接近于零時(shí)，則滑體的穩(wěn)定性僅取決于摩擦阻力的大小，即

　　答案:A

　　【例題9】對(duì)于單一同向結(jié)構(gòu)面斜坡，其穩(wěn)定性與下列哪一項(xiàng)無關(guān)?( )

　　A. 粘聚力

　　B.內(nèi)摩擦角

　　C.坡高

　　D.滑動(dòng)面長度

　　答案:D

　　【例題10】對(duì)于無粘性土邊坡，其穩(wěn)定性與土坡的下列哪一項(xiàng)指標(biāo)有關(guān)?( )

　　A. 粘聚力

　　B.內(nèi)摩擦角

　　C.坡高

　　D.滑動(dòng)面長度

　　答案:B

　　2.折線形滑動(dòng)面的斜坡

　　斜坡的滑動(dòng)面不規(guī)則。在自然界中此類滑坡較多見，坡積層(沿下伏基巖面滑移的)滑坡也屬之。

　　計(jì)算這類斜坡穩(wěn)定性時(shí)，一般是根據(jù)所查明的滑動(dòng)面起伏情況，劃分為折線形的塊段，每一塊段底部滑面為平直的斜面，并確定各段的計(jì)算參數(shù)(圖17-1-15)。然后可根據(jù)我國鐵道部門采用的滑坡推力計(jì)算法來計(jì)算斜坡的穩(wěn)定性。計(jì)算時(shí)假定滑坡作整體滑動(dòng)，各段之間不考慮擠壓和拉裂，所以可不考慮塊段兩側(cè)力的作用。

　　現(xiàn)將計(jì)算過程及需要注意的問題說明如下：

　　【例題11】當(dāng)坡積層沿下伏基巖面滑移形成滑坡時(shí)，其滑動(dòng)面的形狀為( )。

　　A.直線型 B.平面型 C.圓弧型 D.折線型 答案:D

　　【例題12】對(duì)于折線形滑動(dòng)面的斜坡，當(dāng)計(jì)算其穩(wěn)定性時(shí)，各塊段底部的滑面為( )。

　　A.平面 B.不規(guī)則曲面 C.規(guī)則曲面 D.平直的斜面 答案:D

　　【例題13】對(duì)于折線形滑動(dòng)面的斜坡，當(dāng)計(jì)算其穩(wěn)定性時(shí)，各塊段兩側(cè)部應(yīng)考慮( )。

　　A.擠壓力作用 B.拉裂力作用 C.摩擦力作用 D.不考慮塊段兩側(cè)力的作用

　　答案:D

　　(三)圖解法

　　圖解法是一種定性或半定量的評(píng)價(jià)方法。在斜坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)中，一般采用兩種圖解法，即圖表計(jì)算法和圖解分析法。

　　圖表計(jì)算法種類較多，其基本原理一般都是根據(jù)斜坡所處的條件，先確定某一無因次量，并繪制不同坡角情況下無因次量與穩(wěn)定系數(shù)關(guān)系曲線圖，或不同穩(wěn)定系數(shù)情況下的無因次量與坡角關(guān)系曲線圖。借助于曲線圖，在已知等參數(shù)后，就可直接從關(guān)系曲線上查得穩(wěn)定系數(shù)。

　　圖表計(jì)算法與力學(xué)計(jì)算法相比較，其結(jié)果精度差些。但是，在進(jìn)行邊坡初步設(shè)計(jì)時(shí)是可以滿足要求的。

　　【例題14】圖表計(jì)算法與力學(xué)計(jì)算法相比較，二者在計(jì)算結(jié)果精度上為( )。

　　A.相同

　　B.圖表計(jì)算法差些

　　C.力學(xué)計(jì)算法差些

　　D.無法比較

　　答案:B

　　【例題15】圖表計(jì)算法可在邊坡設(shè)計(jì)的哪一個(gè)階段采用，且能滿足精度要求。( )。

　　A.初步設(shè)計(jì)

　　B.技術(shù)設(shè)計(jì)

　　C.施工圖設(shè)計(jì)

　　答案:A

　　下面主要介紹一下圖解分析法。

　　圖解分析法以赤平極射投影為基礎(chǔ)。通過對(duì)斜坡巖體結(jié)構(gòu)面的大量調(diào)查統(tǒng)計(jì)，掌握了優(yōu)勢軟弱結(jié)構(gòu)面的產(chǎn)狀特征，據(jù)以分析它們對(duì)斜坡穩(wěn)定性的影響�，F(xiàn)就單一軟弱面和兩組軟弱面的情況分析斜坡的穩(wěn)定性。

　　【例題16】圖解分析法以( )為基礎(chǔ)。

　　A. 赤平極射投影

　　B. 自然歷史分析法而

　　C. 力學(xué)計(jì)算法

　　D.圖解法

　　答案:A

　　【例題17】斜交坡的穩(wěn)定情況需根據(jù)( )而定。

　　A. 弱面傾向

　　B.坡面傾向

　　C. 坡角、弱面傾角大小

　　D. 弱面傾向與坡面傾向之間的夾角

　　答案:D

　　二組軟弱結(jié)構(gòu)面的斜坡，其穩(wěn)定性由弱面交線的產(chǎn)狀控制，大致可分三種情況。①交線傾向坡內(nèi)(圖17-1-17(a))。在赤平投影圖上，兩組結(jié)構(gòu)面投影弧交線與坡面投影弧相對(duì)，斜坡是穩(wěn)定的。②交線的傾向與坡面傾向一致，但其傾角小于坡角[圖17-1-17(b)]。在赤子投影圖上，結(jié)構(gòu)面投影弧交線與坡面弧同在一側(cè)，但位于坡面弧的外側(cè)。這種情況說明斜坡是不穩(wěn)定的。③交線的傾向與坡面傾向一致，但其傾角大于坡角[圖17-1-17(c)]，這種情況斜坡比較穩(wěn)定。

　　三組軟弱面構(gòu)成的斜坡情況比較復(fù)雜，但用赤平投影圖加以分析也可判斷斜坡穩(wěn)定性的情況。

　　上述赤平投影法是純粹定性地判斷斜坡穩(wěn)定性，它僅給出斜坡穩(wěn)定性的可能情況，在初步分析斜坡穩(wěn)定性時(shí)可采用。

　　下面介紹一種基于赤平投影法的半定量評(píng)價(jià)斜坡穩(wěn)定性方法—摩擦錐法

　　【例題19】當(dāng)利用摩擦錐圓法評(píng)價(jià)單滑面巖質(zhì)斜坡穩(wěn)定性時(shí)，如果重量矢量落在視摩擦錐內(nèi)，斜坡上塊體將( )。

　　A.處于極限平衡狀態(tài)

　　B.不會(huì)滑動(dòng)

　　C.滑動(dòng)

　　D.無法判斷

　　答案:B

　　(四)工程地質(zhì)類比法

　　當(dāng)采用工程地質(zhì)類比法時(shí)，應(yīng)全面分析比較邊坡工程與已有邊坡的巖性、結(jié)構(gòu)、自然環(huán)境、變形主導(dǎo)因素等方面的相似性;評(píng)價(jià)邊坡工程的穩(wěn)定性和發(fā)展趨勢對(duì)以下內(nèi)容進(jìn)行分析：

　　(1)邊坡及其相鄰地段滑坡、崩塌、沉陷等不良地質(zhì)現(xiàn)象。

　　(2)巖質(zhì)邊坡中的夾泥、頁巖等易風(fēng)化、軟化巖層或軟硬交互的不利巖層組合。

　　(3)土質(zhì)邊坡中網(wǎng)狀裂隙發(fā)育，有軟弱夾層，或邊坡體由膨脹巖土組成。

　　(4)軟弱結(jié)構(gòu)面與坡面傾向一致;或交角小于45°且結(jié)構(gòu)面傾角小于坡角;或基巖面傾向坡外且傾角較大。

　　(5)地層滲透性差異大，地下水在弱透水層或基巖面上積聚流動(dòng)，斷層及裂隙中有承壓水出露。

　　(6)坡上有漏水，水流沖刷坡腳或因河水位急劇升降引起岸坡內(nèi)動(dòng)水壓力的強(qiáng)烈作用。

　　(7)邊坡處于強(qiáng)震區(qū)或相鄰地段采用大爆破施工。

　　在以上分析的基礎(chǔ)上，可選取坡角及其他計(jì)算參數(shù)，但僅能用于地質(zhì)條件簡單的中、小型邊坡�！稁r土工程勘察規(guī)范》在考慮巖石的性質(zhì)、風(fēng)化程度及邊坡的設(shè)計(jì)高度等因素影響下，給出了巖質(zhì)邊坡的容許坡高值，見表17-l-4。

　　【例題20】對(duì)于中等風(fēng)化硬質(zhì)巖石，當(dāng)坡高在8m以內(nèi)時(shí)，容許邊坡值為( )。

　　A. 1：0.1

　　B. 1：0.25

　　C. 1：0.40

　　D. 1：0.50

　　答案:B

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